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石墨烯具有独特的物理和电学性质，在电子器件和传感器领域具有重要的应用。当被加工在SiO2基底上时，石墨烯中的载流子受到两种主要的散射源:微加工过程引入的光刻胶或电子束抗蚀剂吸附在石墨烯表面，以及石墨烯/SiO2界面或SiO2基底中的陷阱电荷。 首先，我们利用两种方法来去除石墨烯表面的残留胶或电子束抗蚀剂:高温真空退火和湿化学清洗法。综合使用AFM、电学输运特性和拉曼光谱等表征手段，我们系统地研究了高温真空退火在去除表面残留胶时对SiO2基底石墨烯性能的影响，并分析其物理机理。另一方面，我们发展了基于强溶剂清洗的湿化学清洗法，可以同时获得洁净的石墨烯表面和电学性能提高的石墨烯FET器件。 其次，对于SiO2引入的掺杂，我们通过溶液原位刻蚀SiO2基底，获得了性能大幅提高的悬浮石墨烯。相比于SiO2基底上的石墨烯FET，悬浮在溶液中的石墨烯FET信噪比增加了～14 dB。另外，我们重点研究了悬浮石墨烯FET在水溶液中的1/f噪声源。根据实验结果和定性的理论计算，我们认为悬浮石墨烯在水溶液中1/f噪声的增加来源于石墨烯周围的水分子偶极，水分子偶极决定了石墨烯FET在溶液中的灵敏度极限。 最后，研究了石墨烯FET在生物化学传感领域的应用:利用湿法清洗的高性能石墨烯FET实时测量了Aβ(1-42)蛋白在水溶液中与石墨烯的相互作用;利用320℃高温真空退火得到接近本征表面的石墨烯FET，在修饰十八烷基硫醇后，实现了室温下10 ppm浓度的Hg2+的特异性高灵敏度检测;利用原位刻蚀的石墨烯FET在不同pH值缓冲溶液中的转移特性曲线的差异和实时电导响应实现了溶液pH检测;通过悬浮石墨烯FET对乳鼠心脏电生理测量，我们记录到信噪比大幅提高的eLFP，以及更加精细、与跨膜离子电流相对应的eLFP二级结构。